CN102218443A - 一种新型电动注入微生物工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型电动注入微生物工艺，将微生物成功的引入反应区域并增加其在土壤中与污染物的接触，为原位生物修复有机污染物污染土壤提供有利条件，推进了电动修复和原位生物修复的研究。本工艺是采用单向电极运行方式，电压梯度为1V/cm，电解液为菌悬液，pH值为7.3，循环电解液的流速为800ml/h进行电动注入试验。试验结果表明这种新型电动注入微生物工艺能够很好将微生物引入到待修复的区域并能提高微生物与目标污染物接触，克服了单独微生物修复技术中，污染物与微生物不能充分接触，或结合态污染物生物有效性低下的问题，为原位生物修复有机污染物污染土壤提供了有利条件，有效提高生物修复的效率。

Description

一种新型电动注入微生物工艺

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及采用电动修复技术对有机物污染土壤进行生物修复的技术领域。

技术背景

土壤是人类赖以生存、发展的根本，也是人类生态环境的重要组成部分。土壤污染大致可分为：重金属污染、农药和有机物污染、放射性污染、病原菌污染等多种类型。其中，土壤的有机污染作为影响土壤环境的主要污染物已成为国际上关注的热点，有毒、有害的有机化合物在环境中不断积累，到一定时间或一定条件下有可能给整个生态系统带来灾难性的后果。

与传统的物理化学修复污染土壤方法相比，微生物修复技术由于具有环境友好，成本低，以及可以使有机污染物矿化为水和二氧化碳，不产生二次污染等优点，一直备受学术界的青睐。但是，微生物修复技术存在着一些难以克服的障碍，主要表现为目标污染物、特效微生物在土壤中活动性低下，无论从宏观上还是从微观上都不能充分接触，因此在某些场合下，特别是修复工程的后期，污染物降解效率低下。而且，在现场生物修复工程过程中，如果没有适合的微生物来降解有机污染，也会降低微生物现场修复效率，因此，如何有效的为修复场址提供高效降解微生物并促使其迁移，并增加与目标污染物的接触是有机污染场址生物修复中的一个关键环节。传统的引入方法通过用泵抽提流经反应区域的地下水至地表，进行生物处理后，再注入土壤中，以再循环的方式改良土壤。但是，该方法只适用于渗透性好的不饱和土壤的生物修复，而且微生物迁移速率比较慢，利用率低。因此，怎样将微生物成功的引入反应区域并使其在土壤中迁移，并增加与污染物的接触就成为了成功的原位生物修复的主要瓶颈之一。

电动修复(electrokinetic remediation)是近10年发展起来的新型原位修复技术，其优点在于：适用于低渗透性土壤(由于水力传导性问题，其它传统技术的应用受到限制)的修复；比起其它的传统修复技术成本要少的多；修复时间短；对土壤性质和生态破坏较小，被称为绿色修复技术。因此，该方法一经提出，就引起广泛关注，作为重金属和有机污染物污染土壤的修复技术在实验室内被研究开发，显示出良好的应用前景，成为土壤修复一项重要新兴技术。将电动修复应用到原位生物修复的过程中，可以解决一些制约微生物修复效率的瓶颈问题，如，土壤中目标污染物生物有效性低，以及不能将特效微生物有效引入、利用率低等问题。因为电场不仅可以促进目标污染物在土壤中的流动，还可以帮助微生物运输到污染点位，克服了单独微生物修复技术中，污染物与微生物不能充分接触，或结合态污染物生物有效性低下的问题。因此，电动注入技术，可以有效节省特效微生物，降低修复的成本，提高目标污染物的生物有效性。

2010年，孙红文等将枯草芽孢杆菌和白腐真菌通过电动装置注入菲污染的潮土中，通过研究两种微生物在潮土中的迁移情况，将两种微生物成功引入反应微生物修复区域，为原位生物修复有机污染物污染土壤提供有利条件，推进了电动修复和原位生物修复的研究。

发明内容

本发明的目的是解决原位生物修复有机污染物污染场址引入微生物及微生物利用率低下的问题，提供一种应用电动注入微生物工艺的运行模式和参数，为原位生物修复有机污染物污染土壤提供有利条件，有效提高了生物修复的效率。

本发明的技术主要有以下几个方面：

(1)设计并制作符合本发明目的的电动装置；

(2)装置安装好后进行电动注入枯草芽孢杆菌试验，采用单向电极运行方式，试验的电压梯度为1V/cm，电解液为枯草芽孢杆菌菌悬液(2.8×10⁸CFU/ml)，其pH为7.3，调节循环泵的转速，循环电解液流速为800ml/h。取电动装置中从阳极到阴极均匀分布的5个土样测定其枯草芽孢杆菌的迁移分布，研究细菌在此电动装置和参数下电动注入的效果

(3)电动注入白腐真菌试验，用单向电极运行方式，试验的电压梯度为1V/cm，电动装置填充土为菲污染的潮土，电解液为白腐真菌菌悬液(3.0×10⁸CFU/ml)，其pH值为7.3，循环电解液的流速为800ml/h，取电动装置中从阳极到阴极均匀分布的5个土样测定其白腐真菌的迁移分布，研究真菌在此电动装置和参数下电动注入的效果。

附图说明

图1为电动装置运行示意图；

图2为枯草芽孢杆菌在土壤中的迁移变化示意图；

图3为白腐真菌在土壤中的迁移变化示意图；

具体实施方式：

为了对本发明有明确的理解。现结合实施例对本发明作进一步说明。

第一步：自行设计并制作电动装置

参照国内外相关研究，根据发明过程中具体的实验要求并结合预备实验的结论，自行设计实验所需的电动装置，并进行加工制造。

第二步：电动注入枯草芽孢杆菌

安装制作的电动装置并进行试验，电动装置填充土为菲污染的潮土，采用单向电极运行方式，试验的电压梯度为1V/cm，电解液为枯草芽孢杆菌菌悬液(2.8×10⁸CFU/ml)，其pH为7.3，调节循环泵的转速，循环电解液流速为800ml/h。试验结果表明，当试验在运行16h后，在距阳极10cm处可以检测出枯草芽孢杆菌，并由图2可以看出，此时枯草芽孢杆菌存在于潮土的各处，试验运行36h后，潮土中各处所含细菌量大体相同约为1.1×10⁸CFU/g。其中，根据试验结果推算枯草芽孢杆菌向阳极迁移的速率大约为13.5cm/d；向阴极迁移的速率大约为7.5cm/d。

第三步：电动注入白腐真菌

采用单向电极运行方式，试验的电压梯度为1V/cm，电动装置填充土为菲污染的潮土，电解液为白腐真菌菌悬液(3.0×10⁸CFU/ml)，其pH值为7.3，循环电解液的流速为800ml/h，取在电动装置中阳极到阴极均匀分布的5个土样，测定白腐真菌土壤中的分布，试验运行36h，每4h取1次样。根据试验结果发现，在试验运行12h后，在距阳极10cm处可以检测出白腐真菌，并由图3可以看出，此时白腐真菌存在于潮土的各处。试验运行36h后，靠近两极处潮土中菌含量约为1.25×10⁸CFU/g，在距阳极10cm处土壤的含菌量为1.0×10⁸CFU/g。其中，根据试验结果推算白腐真菌向阳极运动的速率大约为18cm/d；向阴极迁移的速率大约为9cm/d。

电动注入枯草芽孢杆菌和白腐真菌试验结果表明，采用本电动装置在进行电动注入微生物时，在此试验参数运行下，能够很好将微生物快速且均匀分布到土壤中，并实现了将微生物有效引入到待修复区域的目标，有助于提高微生物与目标污染物接触，有效提高生物修复的效率。

Claims (2)

1.一种电动注入微生物工艺，此工艺的特征主要包括在电动注入微生物过程中电解液的使用方式、电极的运行方式，以及一些试验参数，如电压梯度、循环电解液流速。

2.根据权利要求1所述的在电动注入微生物过程中，其特征在于：

(1)两极电解液混合循环使用，避免了两极电解液流速的微弱差异引起长期运行过程中两个电极区域产生很大差异的问题，以及土壤pH易发生酸碱变化的问题。

(2)将微生物以菌悬液的形式作为电解液从电动装置两端注入。

(3)采用单向电极运行，在电压梯度为1V/cm，循环电解液的流速为800ml/h时，将枯草芽孢杆菌和白腐真菌注入土壤中，能使微生物很快的迁移并均匀分布于电动装置的土壤中，将微生物成功引入到待修复的区域提高微生物与目标污染物接触。

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